[發明專利]用于制備致密層的電弧噴涂方法

無效

• 申請號: 201210153191.6
• 申請日: 2012-05-17
• 公開（公告）號: CN102787289A
• 公開（公告）日: 2012-11-21
• 發明（設計）人: F.范羅迪南
• 申請（專利權）人: 蘇舍美特科公司
• 主分類號: C23C4/12
• 分類號: C23C4/12;C23C4/06
• 代理公司: 中國專利代理(香港)有限公司 72001
• 代理人: 周齊宏;楊思捷

本發明涉及一種與獨立方法權利要求的前序部分相一致的用于制備致密層的電弧噴涂方法。本發明進一步涉及根據該方法制備的致密層。

通過熱噴涂的方法制備的涂層常常遭受腐蝕現象。例如，船上的甲板涂層高度暴露于含有鹽水的海洋空氣并且因此特別易于腐蝕損壞。眾所周知施加腐蝕保護層，例如以專用的漆或涂層的形式；然而，在這方面，經常發生稱之為表面下腐蝕的效應，即腐蝕發生于基材之上涂層之下。這種腐蝕會導致涂層，即，例如，保護漆或熱噴涂保護層，從基材剝落。這種表面下腐蝕的原因可能是保護涂層受到自然損害，引起腐蝕的材料，例如鹽水，通過該保護涂層到達基材上并且導致那里的腐蝕。然而，也可能的是引起腐蝕的材料通過毛細管效應或通過擴散過程穿透本身完整的保護層而因此到達基材。保護層因此是準不夠致密的。這種效應在保護層具有高度的粗糙度時也尤其得到促進。然而，出于安全的原因，保護層的高度的粗糙度常常是需要的，例如，在輪船的甲板上來盡可能降低船員滑倒的風險。

因此本發明的目的是提出一種廉價的和簡單的方法來在基材上制備致密層以使在該層下的基材受到保護，尤其是腐蝕防護。本發明還進一步提供相應的致密層。

滿足該目的的本發明的主題通過各自類別的獨立權利要求來表征。

根據本發明，電弧噴涂法因此被提出用于制備基材之上的致密層，在該方法中，向兩個導電的噴涂絲施加電壓并由此在噴涂絲之間點燃電弧，其中在熔融區域從噴涂絲產生熔體，熔體受到這樣的流體的作用，該流體將熔體運輸到基材，在此熔體被沉積而形成該層。可氧化顆粒被供給熔體并隨熔體一起沉積在基材上；以及噴涂完成后，可氧化顆粒至少部分被氧化以使該層致密。

電弧噴涂，通常還更精確地稱為絲電弧噴涂(wire?arc?spraying)，是一種可以以廉價和簡單的方式在基材上沉積層的熱噴涂過程。在噴涂過程后，被供給到熔體的可氧化顆粒至少部分被氧化。通過氧化，顆粒的體積增加，從而使層致密且層被密封。位于層下的基材因此可以得到非常專效的保護，還特別是腐蝕防護。由于顆粒是分布于整個層中，不僅是層的表面被致密化，而且整個層在其內部中被密封。

實踐證明如果可氧化顆粒的體積是層體積的3-20%將是特別有利的。

根據第一個優選的方法，在流體作用于熔體之前將可氧化顆粒與流體混合。該顆粒因此與流體一起撞擊到熔融區域上并將熔體從此運輸到基材上。

另一優選的方法在于向熔融區域和基材之間的熔體添加可氧化顆粒。在這種變形中，可氧化顆粒因此被引入到熔融區域下游的射流，所述射流將熔體運輸至基材。

進一步可能的是，可氧化顆粒是至少一個噴涂絲的組分。因而噴涂絲設計為，例如中空絲或所謂的芯絲，即可氧化顆粒并入到噴涂絲中。

進一步可能的方法在于提供含有可氧化顆粒的第三噴涂絲。

在優選實施方案中，可氧化顆粒包含鐵或鋅或鋁或鎂或這些元素的合金。這些元素或它們的合金可以被特別簡單地氧化。就鐵而言，存在有多個適用于本發明方法的可氧化的鐵化合物或鐵含量至少50wt%的鐵基材料，例如含有鉻和/或鋁的鐵基材料。元素鋁或鎂或鋅由于它們的易氧化性以及與此相關的體積增加也是適用的。例如，氧化的鋁粉因此，具有大約三倍于非氧化的鋁粉的體積。此外含有85wt%鋅和15wt%鋁的ZnAl?85/15合金是適用的。可氧化顆粒的適宜選擇的一個標準是它們沒有與噴涂材料形成合金的顯著的傾向。即盡管不是必需的，但是非常可能的是，在本發明的方法中，可氧化顆粒熔融或被塑化并且隨后當它們隨熔體一起被施加到基材上時再次固化。這種情況是不希望的，即可氧化顆粒與噴涂材料形成合金并且然后，視情況而定，是不再可氧化的或至少是不再簡單地可氧化的。如果可氧化顆粒與噴涂材料的組分形成易氧化的合金或其它化合物，則這種例外可能是可行的。于是能夠自然地直接地利用的是，可氧化顆粒僅僅在噴涂過程中形成或可氧化顆粒進入隨后代表可氧化顆粒的化合物。

對于可氧化顆粒來說，利用水來氧化是尤其簡單和可能的。

本發明的方法還特別適用于那些基材由鋼構成或具有鋼表面的應用。該層下的鋼的表面下腐蝕，通過該層的密封或該層的致密(density)可能特別地被至少有效地抑制或延遲，如果不是實際上完全地和永久地被阻止的話。

本發明進一步提出一種使用本發明的方法制備的致密層。

該致密層優選具有內壓應力。該層內的這些內壓應力可以通過可氧化顆粒的氧化來直接產生，因為與氧化相關的體積增加導致內壓應力的形成，這可以顯著地改進該層在基材上的耐用性或粘附性。

本發明其它有利的措施和優選的實施方案源于從屬權利要求。